基于STC51單片機的一氧化碳監(jiān)測報警系統(tǒng)設(shè)計

1、基于STC51單片機的一氧化碳監(jiān)測報警系統(tǒng)的設(shè)計摘要：文中設(shè)計提出了一種基于STC51單片機的一氧化碳監(jiān)測報警系統(tǒng)。冬季天氣寒冷，洗澡的時候浴室內(nèi)空氣的濕度會比較大，再加上空氣流通性差、氣壓低，很容易造成一氧化碳中毒，造成人員傷亡。針對這種不安全因素，而設(shè)計了此一氧化碳實時監(jiān)測系統(tǒng)，安裝于浴室內(nèi)。該系統(tǒng)通過單片機控制MQ-7氣體傳感器，實現(xiàn)對浴室內(nèi)一氧化碳濃度實時采集、處理，同時可根據(jù)環(huán)境手動設(shè)定報警值，并當(dāng)所測一氧化碳濃度超過設(shè)定的報警上、下限時自動報警，提醒正在沐浴的人員及時采取相應(yīng)措施，防止中毒事故發(fā)生，保證沐浴人員生命安全。關(guān)鍵詞：STC12C5A60S2；MQ-7一氧化碳?xì)怏w傳感器；

2、一氧化碳濃度1、 監(jiān)控系統(tǒng)的組成及工作原理根據(jù)小型化、實時檢測等要求，系統(tǒng)利用STC51單片機及其外圍電路完成對MQ-7一氧化碳?xì)怏w傳感器（下文簡稱氣體傳感器）的控制和數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換。整個系統(tǒng)是流程是：首先通過氣體傳感器采集現(xiàn)場的數(shù)據(jù)；氣體傳感器輸出的數(shù)據(jù)經(jīng)過運算放大電路轉(zhuǎn)換成單片機所需要的05V電壓信號，單片機通過自身的8路AD轉(zhuǎn)換器將采集到的一氧化碳數(shù)據(jù)進(jìn)行轉(zhuǎn)換。利用LCD顯示當(dāng)前現(xiàn)場的一氧化碳濃度。當(dāng)測得的值超過預(yù)先設(shè)定的值時，由單片機控制進(jìn)行聲光報警。系統(tǒng)框圖如圖1所示。MQ-7氣體傳感器按鍵控制單片機LCD顯示報警裝置 圖1系統(tǒng)框圖2、 功能單元介紹2.1MQ-7氣體傳感器模塊系統(tǒng)所采用的

3、是MQ-7氣體傳感器，其所使用的氣敏材料是在清潔空氣中電導(dǎo)率較低的二氧化錫(SnO2)。采用高低溫循環(huán)檢測方式低溫（1.5V加熱）檢測一氧化碳，傳感器的電導(dǎo)率隨空氣中一氧化碳?xì)怏w濃度增加而增大，高溫（5.0V加熱）清洗低溫時吸附的雜散氣體。使用簡單的電路即可將電導(dǎo)率的變化，轉(zhuǎn)換為與該氣體濃度相對應(yīng)的輸出信號。MQ-7氣體傳感器對一氧化碳的靈敏度高，這種傳感器可檢測多種含一氧化碳的氣體，是一款適合多種應(yīng)用的低成本傳感器。特點：元件外形結(jié)構(gòu)*針對一氧化碳有良好的靈敏度*長壽命低成本*簡單的驅(qū)動電路即可應(yīng)用：*家庭用氣體泄漏報警器*工業(yè)用一氧化碳?xì)怏w報警器*便攜式氣體檢測器VcVHGNDRLVRL基

4、本測試回路：技術(shù)指標(biāo)： 產(chǎn)品型號MQ-7產(chǎn)品類型半導(dǎo)體氣敏元件標(biāo)準(zhǔn)封裝塑封檢測氣體一氧化碳檢測濃度10-1000ppmCO標(biāo)準(zhǔn)電路條件回路電壓Vc10V DC加熱電壓VH5.0V±0.2V ACorDC（高）1.5V±0.1V ACorDC（低）加熱時間TL60±1S（高）90±1S（低）負(fù)載電阻RL可調(diào)標(biāo)準(zhǔn)測試條件下元件特性加熱電阻RH31±3（室溫）加熱功耗PH350mW敏感體表面電阻Rs2K-20K(in100ppmCO)靈敏度SRs(in air)/Rs(100ppmCO)5濃度斜率0.6(R300ppm/R100ppm CO)標(biāo)準(zhǔn)測試

5、條件溫度、濕度20±2；65%±5%RH標(biāo)準(zhǔn)測試電路Vc:5.0V±0.1V； VH（高）: 5.0V±0.1V； VH（低）: 1.5V±0.1V預(yù)熱時間不少于48小時傳傳感器的輸出電壓太小，無法滿足單片機的要求。故需要將氣體傳感器的輸出信號進(jìn)行放大。由于STC12C5A60S2單片機內(nèi)部集成了10位的ADC模塊，這樣可以直接將放大電路輸出的模擬電壓與單片機的A/D輸入通道P1.2相連接。2.2聲光報警模塊主要是驅(qū)動一個蜂鳴器，圖2為聲光報警電路的實現(xiàn)。此報警電路的聲音輸入引腳由單片機的P1.5控制，光閃爍電路的輸入引腳由單片機的P1.7控制

6、。報警的上、下限值由軟件設(shè)定。當(dāng)氣體傳感器采集到的值超過報警范圍時，令P1.5、P1.7=0則可實現(xiàn)聲光報警。圖22.3 按鍵模塊系統(tǒng)中由于需要的控制按鍵比較少，故采用獨立按鍵式鍵盤。功能按鍵有4個，主要實現(xiàn)一氧化碳報警值的設(shè)定、查詢等功能。他們分別與單片機的P3.2P3.5口連接，通常情況下給這幾個引腳以高電平，當(dāng)按鍵被按下時引腳變成低電平，因此，只要在軟件查詢這幾個引腳的電平，就可以確定是否有按鍵按下，從而進(jìn)入相應(yīng)的子程序。圖3為按鍵模塊。圖32.4 顯示模塊顯示模塊由LCD1602液晶屏組成 。其中，單片機的P2.5P2.7與液晶的控制端連接，輸入信號控制液晶。單片機的P0.0P0.7與

7、液晶的數(shù)據(jù)端連接，控制顯示的數(shù)據(jù)。圖4為顯示模塊。圖42.5STC12C5A60S2單片機電路系統(tǒng)采用的是STC12C5A60S2單片機。STC12C5A60S2系列單片機是STC生產(chǎn)的單時鐘/機器周期（1T）的單片機，是高速/低功耗/超強抗干擾的新一代8051單片機，指令代碼完全兼容傳統(tǒng)8051，但速度快8-12倍，內(nèi)部集成MAX810專用復(fù)位電路，2路PWM，8路高速10位A/D轉(zhuǎn)換（250K/S,即25萬次/秒）針對電機控制，強干擾場合。 3系統(tǒng)軟件設(shè)計系統(tǒng)采用c語言進(jìn)行程序設(shè)計，大大提高了開發(fā)調(diào)試工作 的效率，同時，所產(chǎn)生的文檔資料也容易理解，便于移植。 主處理模塊主要是將各個模塊進(jìn)行

8、協(xié)調(diào)處理和實現(xiàn)數(shù)據(jù) 交互。主處理模塊首先完成初始化工作，初始化后進(jìn)入循環(huán)處 理，在循環(huán)過程中主處理獲得采集模塊的數(shù)據(jù)，并將數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，根據(jù)處理后的結(jié)果來進(jìn)行顯示或者報警。由于報警的上限和下限需要設(shè)置，因此主程序先檢查FLASH里面的一氧化碳報警門限是否需要修改。如果需要修改則進(jìn)行等待修改數(shù)據(jù)，設(shè)置完后才進(jìn)入下一步處理。當(dāng)設(shè)置的標(biāo)志為變?yōu)?時，定時器0到來，單片機停止對氣體傳感器采集的數(shù)據(jù)的AD轉(zhuǎn)換，讀取數(shù)據(jù)，讀取完畢后再啟動AD轉(zhuǎn)換。如此循環(huán)。程序流程圖如下圖圖5所示。定時器0中斷停止A/D轉(zhuǎn)換讀取數(shù)據(jù)啟動A/D轉(zhuǎn)換設(shè)置標(biāo)志Y數(shù)據(jù)超限數(shù)據(jù)顯示程序初始化打開中斷讀取EEPROM Flash的內(nèi)存修改數(shù)據(jù)等待修改數(shù)據(jù)啟動定時器數(shù)據(jù)處理N報警NY 圖5 系統(tǒng)流程圖4 結(jié)束語系統(tǒng)采用了高性能的單片機，其豐富的片內(nèi)資源使得外圍 擴展器件少，體積